摘要：基于高中生物新课程改革的要求，高中生物教师在开展课堂教学时，必须从“教书型”转向“研究型”教学，大胆创新教学形式和方法，旨在引领学生获得思维的发展，真正落实生物核心素养下的教学目标。在这一背景下，将生物建模教学法融入生物课堂教学中能够最大限度地提高课堂教学质量，并促进学生科学思维核心素养的发展。基于此，本论文分析了新课程改革下高中生物课堂教学现状，并结合具体的课堂教学实践，针对模型建构在生物课堂教学中的具体运用进行了详细的研究，仅供参考。
关键词：高中生物；模型建构；思维；核心素养；教学模式
随着新课程改革的不断深入，高中生物教师不仅要关注理论知识的教学，还应培养和发展学生的科学思维，使学生逐渐形成建立模型、演绎推理的能力，最终提升学生的生物综合素养。在这一背景下，构建生物模型得到了应有的重视。与传统的课堂教学模式相比，利用生物建模这一教学手段开展教学活动，可使学生在观察、分析、归纳的过程中深刻理解生物知识，并运用所学的知识解决实际生活中常见的问题，最终促使学生在学习中形成科学的思维能力。基于此，笔者结合课堂教学实践，针对模型建构在生物课堂教学中的具体运用进行了详细的研究。
一、新课程视域下高中生物课堂教学现状
在调查和研究中发现，高中生物课堂教学现状与生物核心素养的要求相差甚远，依然存在诸多问题，集中体现在以下五个方面。
（一）应试教育理念依然存在影响
目前新课程改革已经进入深水区，同时新的教学观念应运而生。但就高中生物教学现状来说，多数教师依然束缚在应试教学理念中，以提高学生的考试成绩为首要目标，独霸生物课堂，没有给学生提供思考和交流的时间、空间。在这种教学理念下，高中生物教师常常围绕高考重点大讲特讲，没有充分凸显学生的主体地位，严重制约了生物课堂教学质量的提高，阻碍了学生科学思维的发展。
（二）教师的综合素质有待提升
新课程改革不仅仅是对课堂教学的改革，也对教师提出了更高的要求，要求教师不仅要具备先进的、科学的教学观念，还应具备极强的专业素养、教学能力。只有这样才能更好地满足新课程背景下的生物教学要求。但在调查中发现，当前高中生物教师自身的综合素质尚且不能满足新课程改革的教学要求，教师的理念比较陈旧，教学能力有限，不能灵活使用多样化的教学手段，无法实现教学内容的拓展和延伸，常常局限于教材中，在很大程度上制约了生物课堂教学质量的提升。
（三）课堂教学方法单一
高中生物学科知识点繁杂，在高中生物教学中只有将知识点变得更加系统有序，才能促使学生在系统化的学习中加深知识点的理解、内化，最终实现生物知识的高效学习。但在调查中发现，当前生物教师在开展课堂教学时选择的教学手段比较单一，基本上都是按照教材上的内容开展教学，只是将知识原封不动地传授给学生。这种教学模式单一、滞后，导致生物课堂枯燥乏味，严重制约了学生的积极性，无法有效提高高中生物课堂教学质量。
（四）忽视学生的主体地位
在现代化教育理念下，只有尊重学生在课堂上的主体地位，引导学生以课堂主人的身份积极参与到知识的探究学习中，才能促使学生在探究中逐渐形成科学的思维。但在调查中发现，高中生物教师在开展课堂教学时深受应试教学理念的束缚，往往忽视学生的课堂主体地位，没有在课堂上给学生留有足够的探究时间和空间。甚至是原本需要学生积极探究的问题，教师也是采用灌输和讲解的方式解决问题，直接忽略了学生的思考和探究过程，严重制约了学生科学思维素养的发展。
（五）生物实验的机会比较少
基于生物学科的特点，生物实验是课堂教学最重要的组成部分。通过有效的生物实验，学生在实验操作、观察的过程中可对生物理论知识形成深刻的理解，提高自己的观察、思维、探究能力。而在调查中发现，在高中生物课堂教学过程中，受到多种因素的制约，教师预留给学生实验探究的机会比较少，基本上都是通过演示实验、讲实验的方式进行的。如此，严重束缚了生物实验的教育价值，制约了学生科学思维的培养［1］。
二、模型建构培养高中生物科学思维核心素养的具体运用
（一）构建结构模型，强化观察和分析能力
在高中生物教学中，由于知识点繁杂且知识点具备一定的难度，学生在学习的过程中常常面临较大困难，这不仅制约了学生的学习效果，甚至还会打击学生的学习热情。基于此，为了促使抽象知识形象化，加深学生对所学知识的理解，高中生物教师在优化课堂教学时就可通过构建生物模型的方式将抽象的知识具体化，以便于学生更加直观地学习生物知识，提升学习的效果，进而为促进科学思维发展奠定坚实的基础。例如，在“生物细胞知识”的教学中，由于这一部分的内容比较抽象，学生在学习中很难对其进行深刻的理解。面对这一状况，高中生物教师在优化课堂教学时就可以借助生物模型的方式将抽象的知识形象化。具体来说，教师可以给学生提供一段生物知识内容：“一个成人大约拥有100万亿个细胞，而这些细胞都源于一个细胞。”同时，教师可以结合教学内容，为学生提出问题：“人类为什么会拥有如此多的细胞，为什么细胞会这么小？”这个问题和情境的设计，唤醒了学生的求知欲望。接着，教师引导学生开展建模，将细胞假设为立方体，并将立方体的边长设置为2cm、4cm、3cm、5cm，引导学生对立方体的表面积和体积进行计算。待到学生看到计算结果之后，就会对细胞大小产生清晰的概念。如此一来，生物结构模型的应用，使得原本抽象的生物知识变得更加具体化、直观化、形象化，不仅降低了学生的学习难度，促使学生更好地掌握相关知识，也促使学生在学习的过程中发展了自身的科学思维能力［2］。
（二）构建概念模型，明确知识内在联系
在高中生物课堂教学中，生物知识繁多且复杂，其中包含的概念性知识非常多。以往学生在对这些生物概念知识进行学习的时候，基本上都是通过死记硬背的方式进行的。在这种学习模式下，即便是学生在死记硬背中掌握了这些概念知识，但学生常常不知道这些概念的相通性，无法实现知识的融会贯通。基于此，为了提升高中生物课堂教学效果，促进学生的科学思维素养发展，教师就可以灵活借助概念模型的方式进行教学，将概念生物模型融入课堂教学中，并将不同层次的生物概念内涵、概念外延等进行清晰的阐述，以便于学生更好地掌握生物概念。例如，在教学“有氧呼吸过程”相关概念时，教师可以遵循以下流程构建生物概念模型：首先，对课本中文字表述进行分析，尝试将有氧呼吸三个阶段的反应式进行总结和书写；其次，依据归纳的知识，写出与构建对象相关的元素，即：有氧呼吸过程中涉及的反应物、产物等；再次，对建模中各个组成的要素进行合理安排，并添加与其相关的文字信息，包括：酶、能量、反应阶段、反应场所等，使得概念模型更加精准、完善；最后，对生物概念模型进行完善、校对和绘制，并添加相关的图注［3］。如此一来，通过生物概念模型的构建并对生物概念之间的内在联系进行清晰的表述，学生可以在概念模型的帮助下深层次地理解概念。同时，学生在生物模型的建构中也逐渐形成了生物学大概念，提高了归纳能力、概括能力，奠定了科学思维发展的基础。
（三）建构实物模型，强化学生的空间想象素养
实物模型是高中生物建模中常见的一种形式，主要是借助实物的形式，对生物知识发生过程、结构特征进行更加直观的表达。尤其是在高中生物课堂教学中，通过简单的实物模型将复杂的生物知识转化为简单的知识，以便于学生在学习中实现科学思维的培养。尤其是在现行高中生物教材中给出的图形基本上都是平面图，给学生的生物学习、科学思维能力培养等带来了较大的难度。面对这一现状，为了促进学生科学思维能力的培养，教师在构建生物模型时就可借助实物模型，引导学生在直观感知下对生物知识的空间结构形成深刻的认识，最终强化生物知识学习效果。例如，在教学“生物膜流动镶嵌模型”相关知识时，学生通过教材上理论知识的学习，可初步掌握本章节中的理论知识，并形成基本的归纳、总结等思维能力。为了引导学生对本章节内容形成更加深刻的理解，强化学生的归纳能力、总结能力，教师就借助了实物模型，引导学生以红色的黏土代表磷脂分子的头部，以火柴棒代表磷脂分子的尾部，以白色黏土代表蛋白质，绿色黏土代表糖类等，将“蛋白质、磷脂、糖类”这三大有机物质的形态特征直观地展示出来，最终建立细胞膜的流动镶嵌模型。如此一来，应用实物模型将抽象的知识直观、形象地呈现出来，也促使学生在学习中发展了自身的观察、空间想象素养等，为科学思维发展奠定了坚实的基础［4］。
（四）建构过程模型，提高学生的学习效率
高中生物知识常常涉及生物活动规律的探究、能量流动机理的阐述等内容。这些内容伴随着能量或是生物数量的动态变化过程，比较抽象难懂，导致学生无法深入理解其中的生物原理。基于此，教师可以构建过程模型的形式开展教学活动，通过流程图的形式将生命活动规律或者生物现象机理直观地展示给学生，帮助学生更好地理解生物现象的动态过程，把握生物知识的内在规律。例如，在教学“能量流动”相关知识时，教师可以通过问题的形式引导学生构建食物链中能量流动的过程模型，帮助学生深入理解生物链的本质和能量流动规律。如在草（生产者）、兔子（第二营养级）、狐狸（第三营养级）、老虎（最高营养级）组成的食物链中，能量是单向流动的，除了流向下一营养级以外，能量会以呼吸、排泄等方式散失。因此，可以构建能量流动的过程模型“草（生产者）—兔子（第二营养级）—狐狸（第三营养级）—老虎（最高营养级）”，然后表明能量流向下一营养级的数量。这样就能够直观地计算出能量的传递效率，理解在生物系统中能量的流动方向、效率和方式，提高学生的学习效率，培养学生生物核心素养。
（五）构建数学模型，探究本质规律
在高中生物建模教学中，数学模型是其中最重要的一种。数学模型在高中生物知识的应用可充分发挥数学知识的服务价值，以便于学生在学习的过程中一目了然地学习生物知识，并运用数学思维方法培养学生的科学思维素养。因此，高中生物教师在引导学生构建生物模型时可结合所学的内容，以表格、曲线、公式等数学模型将其呈现出来，进而促使学生在数学模型的辅助下加深生物知识的理解。例如，在“酵母菌种群数量变化规律”的教学中，为了培养学生的科学思维素养，就融入了数学模型。首先，教师可以结合本章节的内容以及生活中利用酵母菌发酵制作视频的现象创设情境，并随之提出问题“培养液中的酵母菌种群数量是如何变化的？”接着，教师结合教学内容提出合理的假设，并将具体的假设内容列举出来，即对酵母菌种群数量的外界影响因素进行探究；再接着，引导学生开展实验，得出实验数据，并依据实验数据构建坐标图，以X轴作为时间轴，以Y轴代表种群数量，最终绘制出种群数量的变化曲线图。如此一来，通过数学模型的应用，学生可在直观、形象的曲线、数学公式中精准把握酵母菌种群数量的变化规律，提高了自身的学习质量和效率。同时，学生在现象观察、数据处理的过程中，也最大限度地提高了自身的演绎推理能力、归纳推理能力等，真正提升了科学思维素养。
三、模型建构培养高中生物科学思维核心素养的应用误区
在高中生物教学中，为了提升生物模型应用价值，更好地促进科学思维素养培养，教师还应注意以下两个应用误区：（1）避免构建过多的生物模型。在实际生物教学中，过度使用生物模型，反而会使得生物学科更加烦琐，无形中增加了学生的生物学习压力。因此，教师在构建模型时必须坚持具体问题具体分析的原则，科学应用生物模型。（2）避免传授模型。为了促进学生的科学思维素养，教师在指导学生进行生物建模的时候，还应坚持“授之以鱼不如授之以渔”的原则，引导学生自主建构，避免传授模型，引导学生在自建模型的过程中全面促进思维能力的发展。
四、结语
综上所述，将生物建模融入课堂教学中，降低了学生的学习难度，也促使学生在生物建模的过程中提高了思维能力，推动了自身科学思维的发展。基于此，高中生物教师必须从传统教学模式中解放出来，结合教学内容灵活开展生物建模，促使学生在多种模型的学习中循序渐进地提升自身的科学思维素养。
作者：蔡海山 单位：甘肃省武威第六中学
